Computer modelling and visualization of hazards in the underground system of coal mining

• Autorzy: Winkler T.

Warianty tytułu

PL

Komputerowe modelowanie i wizualizacja zagrożeń w systemach podziemnej eksploatacji węgla

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The following hazards occur in the anthropotechnical systems used in the mining industry: naturai hazards caused by the natural factors like: bumps, spontaneous fire, technical hazards caused by an improper action of technical means on men, personal hazards, which appear in the form of not controlled effects of an action of muscular and gravity forces. Methods of computer modelIing of hazards for the following case were given: in the area of high concentration of machines and people, for the equipment of uncertain geometric form, for emergency conditions. In the conclusions it was stated that it is not possible to eliminate fully the risk factors and that emergency conditions can be caused by men behavior.

PL

W stosowanych w górnictwie układach antropotechnicznych występują następujące zagrożenia (Studenski 1997): zagrożenia naturalne wywołane takimi czynnikami naturalnymi, jak: tąpania, pożary endogeniczne, zagrożenia techniczne spowodowane niewłaściwym oddziaływaniem środków technicznych na człowieka, zagrożenia osobowe, które objawiają się w formie niekontrolowanych skutków działania siły mięśni oraz sił ciążenia. Dotychczasowe metody projektowania technicznego, w tym również w górnictwie, były "technocentryczne". Dobór cech konstrukcyjnych projektowanych środków technicznych oceniany był przede wszystkim według kryteriów technicznych. Wyrazem "antropocentrycznego" ujmowania układów" antropotechnicznych jest ich ocena w świetle kryteriów ergonomii i bezpieczeństwa. Stany układu antropotechnicznego mogą być rozpatrywane jako zbiory stanów podstawowych, które są utworzone z uporządkowanych zbiorów cech podstawowych. Stany podstawowe układów antropotechnicznych wyrażone są przez: geometryczne cechy konstrukcyjne, cechy antropometryczne, cechy kinematyczne opisujące tory obiektów materialnych i segmentów ciała ludzkiego, cechy statyczne, cechy dynamiczne, cechy związane z oddziaływaniami otoczenia, realizowane operacje technologiczne. Stany podstawowe traktowane jako rozłączne i różne elementy, tworzą zbiór wszystkich możliwych stanów podstawowych układu antropotechnicznego i opisane są równaniami od (1) do (10). W pracy przedstawiono sposoby komputerowego modelowania zagrożeń dla następujących przypadków: w strefach koncentracji ludzi i maszyn, dla zespołów maszyn o nieustalonej postaci geometrycznej, dla stanów awaryjnych. Stany podstawowe układu antropotechnicznego na skrzyżowaniu ściana-chodnik przedstawionego na rysunku l umieszczono w tablicy l. Analizowane stany kryterialne układu opisane są na rysunkach 2-7. Przypadek nieustalonej postaci geometrycznej omówiony został na przykładzie pętli układaka kabla zasilających kombajn ścianowy. Konstrukcja ogniwa układaka pokazana została na rysunku 8. Chwilowe postacie geometryczne pętli zidentyfikowano poprzez pomiary i przedstawiono na rysunku 9. Poprzeczne i wzdłużne nachylenie spągu powodują wychylenie pętli poza obrys zastawki przenośnika (rys. 10). Powstają w ten sposób zagrożenia wywołane: zsuwaniem się pętli po podłożu nachylonym wzdłużnie, przechylaniem się pętli na podłożu nachylonym poprzecznie. W tablicy 2 przedstawiono podstawowe stany takiego układu antropotechnicznego. Poruszające się pętle zawężają lokalnie przejścia i mogą pochwycić operatora (rys. 11). Zwiększenie wysokości zastawki może zmniejszyć wychylenie poprzeczne układaka, ale nie eliminuje całkowicie ryzyka pochwycenia dla operatora pracującego w ścianie wysokiej i poruszającego się w pozycji wyprostowanej (rys. 12). Ponieważ istnieją granice zwiększania wysokości zastawek, nie można środkami konstrukcyjnymi całkowicie wyeliminować ryzyka pochwycenia. Jest to przykład ryzyka resztkowego, o którym należy poinformować użytkowników systemu ścianowego. Stany awaryjne układu antropotechnicznego przedstawiono na przykładzie stacji zwrotnej przenośnika zgrzebłowego. W tablicy 3 umieszczone są stany podstawowe opisywanego stanu awaryjnego. Jako pierwszy wymieniony został stan, w jakim znajduje się stacja nie rozparta siłownikami o strop i spąg, a na rysunku 13 pokazany jest model bryłowy nie rozpartej stacji zwrotnej przenośnika zgrzebłowego. W wyniku zaburzeń w strudze transportowanego węgla następuje wyłamanie zgrzebeł. Zmienia się kąt nachodzenia cięgna na koło łańcuchowe stacji, przez co powstaje ramię działania względem chwilowego punktu obrotu rynny przylegającej do stacji. Następuje obrót rynny aż do wykasowania luzu w przegubie. Zmniejsza się wielkość ramienia, gdyż cięgno nadal jest prowadzone w następnej rynnie. Ustala się chwilowy stan równowagi. Wyłamanie się większej liczby cięgien powoduje, że więcej rynien ma możliwość względnego obrotu. Powstaje łańcuch kinematyczny, którego postać geometryczną pokazano na rysunku 14; zaś uniesiona stacja zwrotna widoczna jest na rysunku 15. Stopień ciężkości urazów jakie może wywołać opadająca stacja pozwala oszacować rysunek 16. We wnioskach zwrócono uwagę, że nie można całkowicie wyeliminować czynników ryzyka i że stany awaryjne wywołane mogą być zachowaniami człowieka. O istnieniu tzw. ryzyka resztkowego powinni być poinformowani użytkownicy środków technicznych, w tym przypadku kombajnów wyposażonych w układaki kabli. W psychologii pracy badane są skłonności człowieka do tzw. zachowań ryzykownych. Badania w dziedzinie psychologii pracy pokazują, że zdarzenia, które są uświadomione i łatwe do wyobrażenia sobie - jeśli chodzi o ich przebieg i możliwe skutki - uważa się za bardziej ryzykowne niż zdarzenia, których scenariusze nie są łatwe do wyobrażenia (Tyszka 1999). Udokumentowana ocena ryzyka zmniejsza możliwości błędnej jego oceny (Siuciu 1994). Wizualizacja stanu awaryjnego wpływa na uświadomienie skutków zaniechania rozpierania stacji zwrotnej przenośnika.

Słowa kluczowe

EN

authropotechnical systems; design; mining machiner; computer aided designing (CAD); hazards; computer modelling and visualization; occupational safety

PL

układ antropotechniczny; projektowanie; maszyny górnicze; wspomaganie komputerowe projektowania (CAD); modelowanie i wizualizacja zagrożeń; bezpieczeństwo pracy; stany awaryjne

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 47, nr 4
• Strony: 579--596
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Winkler T.

• Politechnika Śląska, Katedra Podstaw Systemów Technicznych, ul. Roosevelta 26-28, 41-800 Zabrze, Poland

Bibliografia

• [1] Milczarek M., 2000: Kultura bezpieczeństwa w przedsiębiorstwie - nowe spojrzenie na zagadnienie bezpieczeństwa pracy. Bezpieczeństwo Pracy 10.
• [2] Siuciu M., 1994: Beitrag zur verbesserten Dokumentation und Information in der Arbeitssicherheit im Stein-kohlenbergbau. ABRW Band 1. Herausgeber: P.N.Martens. Verlag der Augustinus Buchhandlung, Aachen.
• [3] Studenski R., 1997: Wypadki przy pracy. [W:] Bezpieczeństwo pracy i ergonomia (red. D. Koradecka), Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa.
• [4] Studenski R., 1999a: Podmiotowe determinanty zachowań człowieka. Materiały Krajowej Konferencji Bezpieczeństwa i Niezawodności, Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa.
• [5] Studenski R., 1999b: Zarządzanie skoncentrowane na kształtowaniu kultury bezpieczeństwa. Materiały Krajowej Konferencji Bezpieczeństwa i Niezawodności, Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa.
• [6] TyszkaT., 1990: Psychologia i bezpieczeństwo pracy. Instytut Psychologii PAN, Warszawa.
• [7] Tyszka T., 1999: Percepcja i akceptacja ryzyka. [W:] Bezpieczeństwo pracy i ergonomia (red. D. Koradecka), Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa.